침강분석에 의한 입자크기 측정실험 예비레포트 A+

소개

"침강분석에 의한 입자크기 측정실험 예비레포트 A+"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 침강(Sedimentation)
(2) 침강분석
(3) 유체 속 물체에 작용하는 힘
(4) 항력 방정식
(5) 항력계수
(6) 유체 속 물체에 작용하는 힘과 수지식
(7) 종말속도
(8) 레이놀즈 수
(9) 스토크스 법칙(Stokes’ law)
(10) 적산 분포

3. 기구 및 시약
(1) 기구

4. 실험 방법

5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
침강 상태의 입자에 작용하는 힘에 대해 알아보고 침강 입도 분석의 원리를 이해할 수 있다. 또한 Andreasen 피펫을 이용해 입자의 크기와 분포를 측정할 수 있다. 이를 통해 입자의 크기와 질량 사이의 관계를 파악할 수 있다.

2. 바탕 이론
(1) 침강(Sedimentation)
유체 속에 존재하는 물체가 중력이나 원심력과 같은 외력의 영향을 받아, 힘의 작용 방향으로 이동하는 현상을 의미한다. 침강 중인 입자의 속도를 침강속도라 하며, 이는 입자의 밀도와 크기에 비례하고 유체의 밀도와 점성에 반비례한다. 입자 또는 유체의 특성과 침강속도 사이의 관계는 응력의 작용을 통해 설명할 수 있다. 침강은 일반적으로 자유침강과 간섭침강으로 분류할 수 있으며 그 특징은 다음과 같다.

① 자유침강(Free Settling)
침강 중인 입자가 유체를 담고 있는 관(또는 용기)의 벽면이나 인접한 인자에 영향을 받지 않을 때 나타나는 침강의 형태이다. 입자가 관의 벽면으로부터 충분히 분리되어있는 상태이며, 중력과 원심력 이외에 입자의 침강에 영향을 주는 요인이 없는 이상적인 침강 형태이다.

② 간섭침강(Hindered Settling)
자유침강과는 달리 관(또는 용기)의 벽면이나 인접한 인자에 의한 영향을 받는 침강 형태이다. 중력이나 원심력 이외에 입자의 침강에 영향을 주는 요인이 존재하며, 이러한 요인들의 영향으로 인해 자유침강에 비해 상대적으로 작은 침강속도를 가진다.

(2) 침강분석
침강하는 입자의 속도는 입자의 특성에 따라 달라지기 때문에, 입자의 침강속도 비교를 통해 입자를 분석할 수 있으며 이를 침강분석이라 한다. 이때 입도, 즉 입자의 크기에 따라 침강속도가 달라짐을 이용하는 분석법을 침강 입도 분석이라 한다. 입자의 크기에 따라 침강속도가 달라지는 이유는 입자에 작용하는 힘들의 크기가 달라지는 경우, 침강 메커니즘 자체가 다른 경우 등이 있다. 직관적으로 입자의 크기가 클수록 질량 또한 증가하기 때문에 침강속도가 빨라지는 경우를 생각해 볼 수 있다. 이처럼 입자의 침강을 분석함으로써 침강이 완료되기까지 소요한 시간 또는 종말속도를 측정해 입자의 크기를 예측할 수 있다.

참고자료

· 단위 조작 이론 및 실험1 실험노트, 광운대학교
· 안전보건공단 화학물질정보 (MSDS)
· James O. Wiles, 윌키스의 화학공학 유체역학, 제 3판, 사이플러스, p.24~25, (2020)
· 고완석 외 4명, 단위조작, 보문당, p.488~490, (2003)